KR20030038355A - 실린더 헤드 개스킷 - Google Patents

Abstract

(과제) 고온부에서 열부하 및 열응력이 커서, 높은 면압이 발생하는 부분에 대하여, 비드의 강성(剛性)을 저감함에 의해, 엔진부재의 압흔(壓痕)을 저감시키어 실 성능을 높은 상태에 유지할 수 있는 실린더 헤드 개스킷을 제공한다.

(해결수단) 실린더 헤드 개스킷(1A, 1B)에 있어서, 제 1 표면판(10)의 접음부 내의 제 2 표면판(20)의 주연부(21)에, 상기 제 1 표면판(10) 측에 불거진 내주측 비드(31)를 형성한 비드 판(30)을 재치(載置)하는 동시에, 상기 제 1 표면 판(10)의 상기 내주측 비드(31)의 외주측에 근접하여, 상기 비드 판(30) 측에 불거진 외주측 비드(11)를 형성하고, 실린더 보어 용 구멍(50)의 주변 부분에 있어서, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분(Z)에 대하여, 상기 내주측 비드(31)와 상기 외주측 비드(11)의 양방의 비드폭(B1, B2)을 부분적으로 각각 넓게 형성한다.

Description

실린더 헤드 개스킷 {Cylinder Head Gasket}

본 발명은 두장의 표면판과 한장의 비드판을 가지는 실린더 헤드 개스킷에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분에 있어서, 열부하가 큰 부분에 대하여도 가장 적당한 면압분포를 발생할 수 있는 실린더 헤드 개스킷에 관한 것이다.

[종래의기술]

내연기광의 실린더 헤드와 실린더 블록의 접합면에 사용하는 개스킷으로서, 실 대상 구멍의 주위에 실 수단을 형성한 금속박판을 적층한 실린더 헤드 개스킷이 사용되고 있다.

자동차 답재의 내연기관, 특히 소형 디젤엔진에 있어서는, 엔진의 소형화, 경량화가 진보하여, 비교적 강성(剛性)의 약한 알루미합금 등으로 실린더 헤드나 실린더 블록 등의 엔진부재가 형성되도록 돼 오고 있으며, 엔진의 고출력화에 따른 실린더 내 압력(Pmax)의 상승과 함께, 높은 실 성능이 요구되게 돼 오고 있다.

이 엔진측의 요청에 추종하면서 충분한 실 성능을 확보하기 위하여는, 실린더 보어 구멍 주변 부분에 있어서, 일차 실 뿐만 아니라, 이차 실을 효과적으로 마련하는 것이 필요하게 되나, 그 한편에, 엔진의 소형화, 경량화, 저 코스트화에 따라서, 적층 장수가 감소하고, 채용할 수 있는 실 수단도 단순화돼 오고 있어, 비교적 단순한 구성의 금속적층형 개스킷으로서, 두장의 표면판과 한장의 중간판으로이루어지는 금속적층형 개스킷이 실용화돼 오고 있다.

그리고, 실린더 보어 용 구멍에 대하여, 제 1 비드에 의한 일차 실을 마련하는 동시에, 이 일차 실의 외측에 제 2 비드에 의한 이차 실을 마련하여, 2단구조로 실 함과 함께, 표면판을 접어, 이들의 비드를 고온의 연소가스 등으로부터 보호하는 석장의 금속판의 금속적층형 개스킷이 제안되어 있다.

이와 같은 실린더 헤드 개스킷의 한 예로서, 특개평 11-118037 호 공보에는, 도 9에 보이는 바와 같이, 제 1 외판(61)을 제 2 외판(62) 측에 접어 실린더 구멍(64)을 구성하는 접음 부(65)를 마련하고, 이 접음 부(65) 내에 제 2 외판(62)에 마련한, 실린더 구멍(64)을 둘러싸는 제 1 비드(66)을 배치하는 동시에, 접음 부(65)에서 벗어난 위치에 하여 상기 제 1, 제 2의 외판(61, 62) 사이에 개재시킨 중간판(63)에, 접음 부(65)를 둘러싸는 제 2 비드(67)를 마련한 금속적층형 개스킷 (60)에 있어서, 조임 볼트 구멍(68)으로부터의 원근에 따라, 접음 폭(LX)이나 비드폭(BX1, BX2)이나 비드위치(RX1, RX2)를 변경함에 의해, 체결하중의 균일화를 도모하여 보어 변형을 막아, 가스 실 성능을 뛰어난 것으로 하는 금속적층형 개스킷(60)이 제안돼 있다. 더구나, 도 9의 실시예에서는, 중판(63)의 양면에 도장막(70)을 마련하고 있다.

그렇지만, 이 금속적층형 개스킷(60)에 있어서는, 접음 부(65)에서 중판(65)이 외측에 배치돼 있어, 제 1 비드(66)와 제 2 비드(67)의 사이가 크게 떨어지기 때문에, 소형화가 진보하여 실린더 보어 사이가 좁아지고 있는 최그의 헤드 개스킷에의 적용이 어려워진다는 문제가 생긴다.

또, 조임 볼트에 의한 조임힘의 분포를 균일화시킴을 주안으로 하고 있기 때문에, 최근 문제로 되고 있는 열부하 및 열응력에 의해 실 성능의 열화에 대한 대응이 불충분하다는 문제가 있다.

이 열부하 및 열응력에 의해 실 성능이 열화하는 문제는, 디젤엔진의 실린더 내 압력(Pmax)의 고압화에 따라서, 최근 주목돼 오는 문제로, 엔진의 중침 측이나 배기 매니폴드 측 등의 비교적 고온으로 되어 열부하가 커지는 부분이나, 냉각수의 순환 등의 관계로 국소적으로 열부하가 커져버리는 부분, 예를 들어, 엔진 단부나 배기측 부분 등에서 생긴다.

이 부분에서는, 열부하에 의한 열응력의 증대에 따라, 비드 부분 등의 실 면압이 높아지고, 또, 엔진운전중의 헤드 개스킷과 엔진부재의 상대변위(헤드리프트)의 증대에 따라, 큰 힘이 이 실 면압의 높은 부분에 반복하여 작용하기 때문에, 이 실 면압이 높이지는 부분이 맞닿는 엔진부재 측의 압흔이 증대하여, 즉, 엔진부재가 국소적으로 함몰하여, 가스 실 성능이 저하하게 된다.

특히, 알루미 제 엔진의 경우와 같이 강성이 비교적 낮은 엔진부재에 있어서는, 강성이 높은 비드가 있으면, 엔진운전시의 헤드리프트 진동에 의해, 엔진부재가 두들겨진 때 그의 부분이 함몰한다.

한편, 그의 대책으로서, 비드의 강성을 지나치게 낮게 하면, 실 성능이 저하하게 된다. 또, 체결볼트에 의한 체결력은 정해져 있으므로, 엔진부재를 내리 누르는 이 체결력을 잘 배분하여, 각 실 부분의 면압의 밸런스를 가당 적당하게, 말하자면, 엔진부재의 함몰을 일으키지 않고, 더구나, 실에 충분한 면압이 확보되도록 조정하여 실 누설이 발생하지 않게 할 필요가 있다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그의 목적은, 실린더 헤드와 실린더 블록의 사이를 실 하는 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 고온부에서 열부하 및 열응력이 커서, 높은 면압이 발생하는 부분에 대하여, 비드의 강성을 저감함에 의해, 엔진부재의 압흔(壓痕)을 저감시키어 실 성능을 높은 상태에 유지할 수 있는 실린더 헤드 게스킷을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 관계되는 제 1의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷을 보이는 단면도로서, (a)는 열부하가 낮은 부분을 보이는 그림이고, (b)는 열부하가 높은 부분을 보이는 그림이다.

도 2는 본 발명에 관계되는 제 1 및 제 2의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷의 열부하가 높은 부분을 예시한 평면도이다.

도 3은 본 발명에 관계되는 제 1의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷의 타의 실시예를 보이는 단면도로서, (a)는 열부하가 낮은 부분을 보이는 그림이고, (b)는 열부하가 높은 부분을 보이는 그림이다.

도 4는 본 발명에 관계되는 제 2의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷을 보이는 단면도로서, (a)는 열부하가 낮은 부분을 보이는 그림이고, (b)는 열부하가 높은 부분을 보이는 그림이다.

도 5는 본 발명에 관계되는 제 3의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷을 보이는 단면도로서, (a)는 주변 부분의 열부하가 낮은 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분을 보이는 그림이고, (b)는 주변 부분의 열부하가 높은 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분을 보이는 그림이다.

도 6은 본 발명에 관계되는 제 3 및 제 4의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷의 열부하가 높은 부분을 예시한 평면도이다.

도 7은 본 발명에 관계되는 제 3의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷의 타의 실시예를 보이는 단면도로서, (a)는 주변 부분의 열부하가 낮은 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분을 보이는 그림이고, (b)는 주변 부분의 열부하가 높은 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분을 보이는 그림이다.

도 8은 본 발명에 관계되는 제 4의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷의 타의 실시예를 보이는 단면도로서, (a)는 주변 부분의 열부하가 낮은 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분을 보이는 그림이고, (b)는 주변 부분의 열부하가 높은 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분을 보이는 그림이다.

도 9는 종래기술의 실린더 헤드 개스킷을 보이는 단면도로서, (a)는 조임볼트보다 이개(離開)한 부분을 보이는 그림이고, (b)는 조임볼트 근방 부분을 보이는 그림이다.

*도면의주요부분에대한부호의설명

1A∼1F : 금속적층형 개스킷 50, 50A, 50B : 실린더 보어 용 구멍

10 : 제 1 표면판 11 : 외주측 비드

12 : 접음 부 (곡부) 13 : 접음 부 (평탄부)

20 : 제 2 표면판 30 : 중간판

31, 31A, 31B : 내주측 비드 B1, BA2, BB1 : 내주측 비드의 비드폭

B2, BA2, BB2 : 외주측 비드의 비드폭

C, CA, CB : 양 비드간의 거리

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실린더 헤드 개스킷은 다음과 같이 구성된다.

그리고, 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분 방향의 온도분포에 있어서, 고저차가 커, 국소적으로 열부하가 큰 부분이 생기는 경우에는, 다음과 같이 구성된다.

1) 제 1 표면판을 제 2 표면판 측에 접어 실린더 보어 용 구멍을 구성하고, 그 접음 부 내의 상기 제 2 표면판의 주연부에, 상기 제 1 표면판 측에 불거진 내주측 비드를 형성한 비드판을 재치하는 동시에, 상기 제 1 표면판의 상기 내주측 비드의 외주측에 근접하여, 상기 비드판 측에 불거진 외주측 비드를 형성한 실린더 헤드 개스킷으로서, 그 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분에 있어서, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분에 대하여, 상기 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭의 양방을 부분적으로 각각 넓게 형성하여 구성한다.

이 구성에 따르면, 국소적으로 열부하기 높아지는 부분에 대하여, 내주측 비드의 비드폭과 외주측 비드의 비드폭의 양방을 부분적으로 넓게 형성함에 의해, 열부하 및 열응력에 의해서 생기는 면압의 국소적인 증가를 캔슬하도록, 그 부분의 비드의 강성을 저감할 수 있으므로, 엔진부재에 압흔이 생겨 실 성능을 열화하는 것을 방지할 수 있다.

2) 또는, 제 1 표면판을 제 2 표면판 측에 접어 실린더 보어 용 구멍을 구성하고, 그 접음 부 내의 상기 제 2 표면판의 주연부에, 상기 제 1 표면판 측에 불거진 내주측 비드를 형성한 비드 판을 재치하는 동시에, 상기 제 1 표면판의 상기 내주측 비드의 외주측에 근접하여, 상기 비드 판 측에 불거진 외주측 비드를 형성한 실린더 헤드 개스킷으로서, 그 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분에 있어서, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분에 대하여, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리를 부분적으로 넓게 형성하여 구성된다.

이 비드 간의 거리의 확대는 단차를 마련하거나 급히 넓게 하지 않고, 서서히 넓게 하여, 비드에 따른 방향, 즉, 실린더 보어 용 구멍의 둘레방향에 관하여 면압에 급격한 변화가 생기는 것을 회피하여, 실 성능을 양호한 상태에 유지하는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분에 대하여, 내주측 비드와 외주측 비드의 거리를 부분적으로 넓게 형성함에 의해, 열부하 및 열응력에 의해서 생기는 면압의 국소적인 증가를 캔슬하도록, 그 부분의 압축강성을 저감할 수 있으므로, 엔진부재에 압흔이 생겨 실 성능을 열화하는 것을 방지할 수 있다.

3) 상기의 실린더 헤드 개스킷에 관해서, 상기 실린더 보어 용 구멍의 주변부분에 있어서, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분에 대하여, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리를 부분적으로 넓게 형성하는 동시에, 상기 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭의 적어도 일방 또는 양방을 부분적으로 각각 넓게 형성한다.

이 구성에 따르면, 비드 간의 거리의 확대에 의한 압축강성의 저감에 더하여, 내주측 비드와 외주측 비드의 적어도 일방 또는 양방의 비드폭의 확대에 의해,더욱 압축강성을 저감할 있어, 보다 정밀하게 압축강성의 저감량이나 면압분포의 작은 조정을 행할 수가 있다.

그리고, 실린더 보어 용 구멍의 상호의 사이에서, 온도의 고저차가 커 주변 부분의 열부하가 비교적 커지는 실린더 보어 용 구멍과, 주변 부분의 열부하가 비교적 작아지는 실린더 보어 용 구멍이 생기는 경우에, 예를 들면, 직렬로 실린더 보어가 정렬하여 중앙측의 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분의 열부하가, 양 외측의 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분의 열부하보다 높은 경우에는, 다음과 같이 구성된다.

1) 복수의 실린더 보어에 대하여 실 하기 위하여, 제 1 표면판을 제 2 표면판 측에 접어 복수의 실린더 보어 용 구멍을 구성하고, 각 실린더 보어 용 구멍에 대하여, 상기 접음 부 내의 상기 제 2 표면판의 주연부에, 상기 제 1 표면판 측에 불거진 내주측 비드를 형성한 비드판을 재치하는 동시에, 상기 제 1 표면판의 상기 내주측 비드의 외주측에 근접하여, 상기 비드판 측에 불거진 외주측 비드를 형성한 실린더 헤드 개스킷으로서, 주변 부분의 열부하가 낮은 실린더 보어 용 구멍의 상기 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭에 대하여, 주변 부분의 열부하가 높은 실린더 보어 용 구멍의 상기 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭의 양방을 각각 넓게 형성하여 구성한다.

이 비드폭의 확대는 단차를 마련하거나 급히 넓게 하지 않고, 서서히 비드폭을 넓게 하여, 비드에 따른 방향, 즉, 실린더 보어 용 구멍의 둘레방향에 관하여 면압에 급격한 변화가 생기는 것을 회피하여, 실 성능을 양호한 상태에 유지하는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 주변 부분의 열부하가 비교적 높아지는 실린더 보어 용 구멍에 있어서, 주변 부분의 열부하가 비교적 낮아지는 실린더 보어 용 구멍보다, 내주측 비드의 비드폭과 외주측 비드의 비드폭을 넓게 형성함에 의해, 열부하 및 열응력에 의해 생기는 면압의 증가를 상쇄하도록, 그 부분의 비드의 강성을 저감할 수 있으므로, 엔진부재에 압흔이 생기어 실 성능을 열화하는 것을 방지할 수 있다.

2) 또는, 복수의 실린더 보어에 대하여 실 하기 위해, 제 1 표면판을 제 2 표면판 측에 접어 복수의 실린더 보어 용 구멍을 구성하고, 각 실린더 보어 용 구멍에 대하여, 상기 접음 부 내의 상기 제 2 표면판의 주연부에, 상기 제 1 표면판 측에 불거진 내주측 비드를 형성한 비드판을 재치하는 동시에, 상기 제 1 표면판의 상기 내주측 비드의 외주측에 근접하여, 상기 비드판 측에 불거진 외주측 비드를 형성한 실린더 헤드 개스킷으로서, 주변 부분의 열부하가 낮은 실린더 보어 용 구멍의, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리에 대하여, 주변 부분의 열부하가 높은 실린더 보어 용 구멍의, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리를넓게 형성하여 구성한다.

더구나, 통상은, 내주측 비드와 외주측 비드의 비드폭에 관하여서는 변화시키지 않으나, 어느 일방 또는 양방의 비드폭을, 비드 간의 거리의 확대에 따라 확대하여도 좋으며, 본 발명은 이들의 구성을 포함하는 것이다.

이 구성에 따르면, 주변 부분의 열부하가 비교적 높아지는 실린더 보어 용 구멍에 있어서, 주변 부분의 열부하가 비교적 낮아지는 실린더 보어 용 구멍보다, 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리를 넓게 형성함에 의해, 열부하 및 열응력에 의해 생기는 면압의 증가를 상쇄하도록, 그 부분의 압축강성을 저감할 수 있으므로, 엔진부재에 압흔이 생기어 실 성능을 열화하는 것을 방지할 수 있다.

3) 상기의 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 주변 부분의 열부하가 낮은 실린더 보어 용 구멍의, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리에 대하여, 상기 주변 부분의 열부하가 높은 실린더 보어 용 구멍의, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리를 넓게 형성하는 동시에, 상기 주변 부분의 열부하가 낮은 실린더 보어 용 구멍의 상기 내주측 비드의 비드폭과 살기 외주측 비드의 비드폭에 대하여, 상기 주변 부분의 열부하가 높은 실린더 보어용 구멍의 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭의 적어도 일방 또는 양방을 각각 넓게 형성한다.

이 구성에 따르면, 비드 간의 거리의 확대에 의한 압축강성의 저감에 더하여, 내주측 비드와 외주측 비드의 적어도 일방 또는 양방의 비드폭의 확대에 의해, 더욱 압축강성을 저감할 수 있어, 보다 정밀하게 압축강성의 저감량이나 면압분포의 작은 조정을 행할 수가 있다.

그리고, 상기의 각 실린더 헤드 개스킷의 구성에 따르면, 내주측 비드의 외측에 근접하여 외주측 비드를 마련하고, 더구나, 비드의 철측(凸側)이 상호 마주하는 대향상태에 있으므로, 비교적 좁은 범위에 양방의 비드를 배치할 수가 있다. 따라서, 엔진의 소형화에 대응할 수 있고, 이 이중의 실라인으로 효과적으로 실 할 수 있다.

또, 대향시키어 인접배치함에 의해, 양 비드의 상호간의 면압의 배런스가 잡기 쉬워져, 비드의 강성을 조정하기 쉬워진다.

상기의 각 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 비드판의 외주측 단부의 위치와 상기 제 1 표면판의 접음 부 선단의 위치가, 상기 외주측 비드의 중심보다 외측이 되도록 상기 비드판과 상기 제 1 표면판을 형성한다.

이 구성에 따라, 내주측 비드와 외주측 비드가 배치되어 있는 높이가 같아지고, 또, 양방의 비드가 접음 부 상에 재치된 형상으로 되므로, 양방의 비드높이를 같게 할 수가 있다.

그리고, 상기의 각 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 내주측 비드의 비드높이와 비드폭을, 인접하는 상기 외주측 비드의 높이와 비드폭과 같은 크기에 형성한다.

이 구성에 따라, 양 비드가 대략 같은 형상으로 되므로, 비드의 강성을 감소시키기 위한 퍼래머터를 각각의 비드폭으로부터 공통의 비드폭에 범위를 작게 할 수 있어, 설계가 용이해진다,

또, 상기의 각 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 내주측 비드의 중심과 상기 외주측 비드의 중심의 거리가, 상기 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭의 화의 절반보다 큰 상태를 유지하도록, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드를 형성한다.

이 구성에 따르면, 내주측 바드와 외주측 비드의 완만하게 경사진 부분이 겹쳐지는 것을 확실히 방지할 수 있어, 비드폭의 확대와 비드강성의 저감량의 관계의 추정이 용이해진다.

또한, 상기의 각 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 제 1 표면판의 판두께를 상기 비드판의 판두께보다 두껍게 형성한다. 이 구성에 따라, 접음 부도 두껍게 구성할 수 있으므로, 내부의 내주측 비드나 외주측 비드를 효과적으로 보호할 수 있고, 또 절곡가공에 의한 손상을 방지할 수 있다.

또, 상기의 각 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 내주측 비드의 비드폭의 변화범위와 상기 외주측 비드의 비드폭의 변화범위를, 최소비드폭에 대하여, 1.0∼2.0배, 바람직하게는 1.0∼1.25배의 범위로 한다. 이 이상의 범위로 비드폭을 변화시키면 비드에 의한 실 면압의 밸런스가 나빠진다.

다음은, 도면을 참조하여 본 발명의 실린더 헤드 개스킷의 실시의 형태에 관하여 설명한다.

도 1∼도 8은, 도식적 배열의 설명도로서, 실린더 헤드 개스킷의 판두께나 비드의 치수 및 종횡비를 실제의 것과는 다르게 하여, 실 부분을 과장하여 나타냄에 의해, 보다 이해하기 쉽게 하고 있다.

도 1∼도 8에 보이는 바와 같이, 본 발명에 관계되는 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷(1A∼1F)는, 엔진의 실린더 헤드와 실린다 블록(실린더 보디)의 사이에 끼이는 금속제의 실린더 헤드 개스킷으로서, 실린더 보어의 고온·고압의 연소가스, 및, 냉각수 통로나 냉각오일 통로 등의 냉각수나 오일 등의 액체를 실 하는 것이다.

본 발명의 제 1∼제 4의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷(1A)(1B∼1F)는, 제 1 표면판(10)과 제 2 표면판(20)과 비드판(30) 및 중간판(40)을 가지고 구성된다. 이 제 1 표면판(10)과 제 2 표면판(20)은, 연강판이나 스테인리스 어닐재 등으로 형성되고, 또, 비드판(30)과 중간판(40)은 스프링 강판으로 형성된다.

이 제 1 표면판(10)을 제 2 표면판(20) 측에 접어 실린더 보어 용 구멍 (50)(50A, 50B)을 구성한다. 그리고, 이 접음 부(12, 13)에 내포되는 제 2 표면판(20)의 주연부(21)에, 제 1 표면판(10) 측에 불거진 내주측 비드(31)(31A, 31B)을 형성한 비드판(30)을 재치한다.

또, 제 1 표면판(10)의 내주측 비드(31)(31A, 31B)의 외주측에 근접하여. 비드판(30) 측에 불거진 외주측 비드(11)(11A, 11B)를 형성한다. 결국, 내주측 비드(31)(31A, 31B)의 철부와 외부측 비드(11)(11A, 11B)의 철부가 마주하여 대향하도록 배치한다.

또한, 비드판(30)의 외주측 단부(33)의 위치와 제 1 표면판(10)의 접음 부 선단(13)의 위치가, 외주측 비드(11)(11A, 11B)의 중심(11c)(11Ac, 11Bc)보다 외측에 되도록 비드판(30)과 제 1 표면판(10)을 형성한다.

그리하여, 내주측 비드(31)(31A, 31B)와 외주측 비드(11)(11A, 11B)의 위치관계는, 엔진의 운전중에 눌린 때에, 상호의 완만하게 경사진 부가 겹치어 상대방의 비드를 변형시키지 않게, 적당한 정도의 클리어런스(C)(CA, CB)를 가지도록 구성된다.

또, 제 2 표면판(20)은, 접음 부(13)와 겹치는 부분(21)보다 외측에 향하여, 외주측에 완만하게 경사하는 경사부(22)를 가지고 구성되고, 중판(40)은, 하프비드를 가지어, 외주측 비드(11)(11A, 11B)의 외주측에 배치되어, 제 1 표면판(10)과 제 2 표면판(20)의 간격, 즉, 실린더 해드 개스킷(1A)(1B∼1F)의 두께를 유지한다.

[제1의실시의형태]

그리고, 본 발명의 제 1의 실시의 형태에서는, 도 1에 보이는 바와 같이, 실린더 보어 용 구멍(50)의 주변 부분에 있어서, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분에 대하여, 내주측 비드(31)의 비드폭(B1)과 외주측 비드(11)의 비드폭(B2)을 각각 부분적으로 서서히 넓에지게 형성한다. 도 1(a)에 열부하가 높아지지 않는 부분에 있어서의 구성을 보이고, 도 1(b)에는 열부하가 높아지는 부분에 있어서의 구성을 보인다.

이 국소적으로 열부하가 높아지는 부분은 각기의 엔진에 따라 다르나, 도 2(a)에, 4기통 엔진에 있어서, 양측의 실린더 보어 용 구멍(50)의 배기측의 2개소의 사선표시 부분(Z)이 국소적으로 열부하가 높아지는 경우의 예를 보인다. 또, 도 2(b)에는, 4기통 엔진에 있어서, 양측의 실린더 보어 용 구멍(50)의 배기측의 2개소와 흡기측의 2개소의 사선표시 부분(Z)이 국소적으로 열부하가 높아지는 경우의 예를 보인다.

이 구성에 따라, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분(Z)에 대하여, 보어 접음 내부의, 상호 대향하는 내주측 비드(21)의 비드폭(B1)과 외주측 비드(11)의 비드폭(B2)이 넓어지므로, 비드 강성이 감소하고, 면압도 감소한다.

그리고, 이 면압의 감소에 따라, 높은 열부하에 의해 열응력이 증가하여, 면압이 높아지는 부분(Z)에 대하여, 비드 강성을 낮게 설정할 수 있으므로, 이 부분(Z)에 있어서 국소적으로 높은 면압이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그로 인해, 헤드 함몰을 방지할 수 있다.

또한, 실린더 보어 용 구멍(50)의 둘레방향에 관하여, 비드폭(B1, B2)에 단차를 마련하거나 급히 비드폭을 넓게 하지 않고, 서서히 바드폭(B1, B2)을 넓게 함에 의해, 비드(11, 31)에 따른 방향, 즉, 실린더 보어 용 구멍(50)의 둘레방향에 관하여 면압에 급격한 변화가 생기는 것을 회피하여, 실 성능을 양호한 상태에 유지할 수가 있다.

다시, 치수의 일례를 들면, 89㎜φ의 실린더 보어 구멍(50)에 대하여, 제 1 표면판(10)의 판두께가 0.275㎜, 제 2 표면판(20)의 판두께가 0.1∼0.3㎜, 비드판(30)의 판두께가 0.25㎜인 경우에, 비드(11, 31)에 관하여는, 공히 비드 높이가 0.3㎜로, 비드폭(B1 및 B2)은 1.2㎜∼1.5㎜의 범위 내에서 변화하고 있다. 또, 내주측 비드(31)의 중심(31c)과 실린더 보어 용 구멍의 중심의 거리(R1)는 46.15㎜∼45.65㎜로 변화하고, 외주측 비드(11)의 중심(11c)과 실린더 보어 용 구멍의 중심의 거리(R2)는 67.15㎜로 변화히지 않으며, 접음 부(12, 13)의 길이(L)는3㎜이다.

더구나, 도 1에서는, 내주측 비드(31)와 외주측 비드(11)의 위치관계는, 서로의 완만하게 경사진 부가 간섭하지 않게 적당한 클리어런스(C)를 가지고 구성되어 있는 데, 내비드(31)의 비드폭을 B1, 외주측 비드(11)의 비드폭을 B2로 하고, 또한, 내주측 비드(31)의 중심(31c)과 외주측 비드(11)의 중심(11c)의 거리를 C로 한 때에, 도 1(a)에서는, B1과 B2의 화의 절반이 C보다 작아((B1+B2)/2<C)지게 마련되어 있으나, 도 1(b)에서는, B1과 B2의 화의 절반이 C보다 크게((B1+B2)/2>C) 되어 있다.

도 1의 실시의 형태에서는, 외주측 비드(11)의 중심(11c)과 실린더 보어 용 구멍(50)의 거리(R2)를 고정하고 있기 때문에, 도 1(b)에 보이는 바와 같은 ((B1+B2)/2<C)의 상태로도 되나, 도 3(b)에 보이는 바와 같이, 각 비드(21, 11)의 비드폭(B1, B2)의 확대에 따라서, 외주측 비드(11)의 중심(11c)과 실린더 보어 용 구멍(50)의 중심의 거리(R2)를 크게 하여 중심(11c)를 외주측에 변경하여, 항상 ((B1+B2)/2>C)의 상태로 되도록 구성할 수도 있다.

도 3의 경우에는, 실린더 헤드 개스킷(1B)이 엔진의 운전중에 세게 눌린 경우에도, 비드끼리를 이간하여 있으므로, 서로의 완만하게 경사진 부가 겹쳐지는 것을 확실히 방지할 수 있다.

[제2의실시의형태]

다음은, 제 2의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷(1C)에 관하여 설명한다.

이 제 2의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷(1C)은, 국소적으로 열부하가높아지는 부분(Z)에 대하여, 내주측 비드(31)와 외주측 비드(11)의 비드폭(B1, B2)을 변화시키는 대신에, 도 4에 보이는 바와 같이, 내주측 비드(31)와 외주측 비드(11)의 사이의 거리(C)를 부분적으로 서서히 커지게 형성한다. 이 구성 이외는 제 1의 실시의 형태와 같다.

이 제 2의 실시의 형태에 있어서는, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분(Z)에 대하여, 비드(31, 11)간의 거리(클리어런스)(C)를 부분적으로 확대함에 의해, 보어 접음 내부의, 서로 대향하는 내주측 비드(31)와 외주측 비드(11)의 사이가 넓어지므로, 이들 둘로 구성하는 부분의 압축강성이 감소하고, 면압도 감소한다.

그리고, 이 국소적인 면압의 감소에 따라, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분(Z)에 있어서의 열부하 및 열응력에 의해 생기는 면압의 증가를 상쇄할 수가 있어, 엔진부재에 압흔이 생겨 실 성능을 열화하는 것을 방지할 수 있다.

[제3의실시의형태]

그리고, 본 발명의 제 3의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷은, 도 6에 보이는 바와 같이 복수의 주변 부분의 열부하가 다른 실린더 보어 용 구멍(50A, 50B)을 가지고 있는 경우에 적용된다.

도 5 및 도 6에 보이는, 제 3의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷(1D)에서는 실린더 보어 용 구멍(50A, 50B)의 위치에 따라, 열부하에 의해 생기는 면압이 다르다. 결국, 도 6에 보이는 바와 같은 직렬정렬의 실린더 보어 용 구멍(50A, 50B, 50B, 50A)에서는, 중앙측의 실린더 보어 용 구멍(50B)의 주변 부분의 열부하가 양 외측의 실린더 보어 용 구멍(50A)의 열부하보다 높에 되어 있다.

그리고, 이 상황을 고려하여, 열부하에 의한 면압이 낮은 실린더 보어 용 구멍(50A)의 주변 부분의 내주측 비드(31A)의 비드폭(BA1)과 외주측 바드(21A)의 비드폭(BA2)에 대하여, 열부하에 의한 면압이 높은 실린더 보어 용 구멍(50B)의 주변 부분에서는 내주측 비드(31B)의 비드폭(BB1)과 외주측 비드(11B)의 비드폭(BB2)을 넓게 하여 형성한다.

이 구성에 따라, 열부하에 의한 면압이 높은 살린더 보어 용 구멍(50B)의 주변 부분에서는, 보어 접음 내부에 있어서 대향하는 내주측 비드(31B)와 외주측 비드(11B)의 비드폭(BB1, BB2)이 넓어지므로, 비드 강성이 감소하고, 면압도 감소한다.

그리하여, 이 면압의 감소에 따라, 높은 열부하 및 열응력에 의한 면압의 증가를 상쇄하여, 실린더 보어 용 구멍(50B)의 주변 부분에 있어서 높은 면압이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그로 인해, 헤드 함몰을 방지할 수 있다

더구나, 도 5에서는, 내주측 비드(31)와 외주측 비드(11)의 위치관계는, 서로의 완만하게 경사진 부가 간섭하기 않도록, 적당한 클리어런스(CA, CB)를 가지어 구성되고 있는 데, 도 5(a)에서는 ((BA1+BA2)/2<CA)이고, 도 5(b)에서는 ((BB1+BB2)/2>CB)이다.

이 도 5(b)에서는 외주측 비드(11B)의 중심(11Ac)과 실린더 보어 용 구멍(50B)의 중심의 거리(RB2)를, 외주측 비드(11A)의 중심(11Ac)과 실린더 보어 용 구멍(50A)의 중심의 거리(RA2)와 같게 형성하고 있다.

이에 대하여, 도 7에 보이는 바와 같이, 각 비드(21B, 11B)의 비드폭(BB1,BB2)의 확대에 따라서, 외주측 비드(11B)의 중심(11Bc)과 실린더 보어 용 구멍(50B)의 중심의 거리(RB2)를 크게 하여 중심(11Bc)을 외주측에 변경하여, ((BB1+BB2)/2>CB)로 되도록 형성할 수도 있다.

이 도 7의 경우에는, 실린더 헤드 개스킷(1E)이 엔진의 운전중에 세게 눌린 경우에도, 비드끼리를 이간하여 있으므로, 서로의 완만하게 경사진 부가 겹쳐지는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

[제4의실시의형태]

다음은, 제 4의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷(1F)에 관하여 설면한다.

이 제 4의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷(1F)은. 제 3의 실시의 형태와 마찬가지로, 도 6에 보이는 바와 같이 복수의 주변 부분의 열부하가 다른 실린더 보어 용 구멍(50A, 50B)을 가지고 있는 경우에 적용된다.

그리고, 이 제 4의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷(1F)은, 주변 부분의 열부하이 높아지는 실린더 보어 용 구멍(30)에 대하여, 내주측 비드(31)와 외주측 비드(11)의 비드폭(BB1, BB2)을 넓게 하는 대신에, 도 8에 보이는 바와 같이, 내주측 비드(31B)와 외주측 비드(11B)의 사이의 거리(CB)를 넓게 하도륵 형성한다. 이 구성 이외는 제 3의 실시의 형태와 같다.

이 제 4의 실시의 형태에 있어서는, 주변 부분의 열부하가 높아지는 실린더 보어 용 구멍(30B)에 대하여, 비드 간의 거리(클리어런스)(CB)를 확대함에 의해, 보어 접음 내부의, 서로에 대향하는 내주측 비드(31B)와 외주측 비드(11B)의 사이가 넓어지므로, 이들 둘의 비드(31B, 11B)를 포함하는 부분의 압축강성이 감소하고, 면압도 감소한다.

그리고, 이 면압의 감소에 따라, 열부하가 높아지는 실린더 보어 용 구멍(30B)의 주변 부분에 있어서의 열부하 및 열응력에 의해 생기는 면압의 증가를 상쇄할 수가 있어, 엔진부재의 압흔이 생기어 실 성능을 열화하는 것을 방지할 수 있다

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실린더 헤드 개스킷에 의하면, 다음과 같은 효과를 올릴 수가 있다.

실 구멍의 주변 부분에 국소적으로 열부하가 커지는 부분을 가지는 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분에서 국소적으로 열부하가 크며 열응력이 큰 부분에 대하여, 보어 접음 내부에 대향하여 배치된 내주측 비드와 외주측 비드의 양방의 비드폭을 부분적으로 확대하므로, 이 부분의 비드의 강성을 저하할 수 있다.

또, 실 구멍의 주변 부분에 국소적으로 열부하가 커지는 부분을 가지는 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분에서 국소적으로 열부하가 크며 열응력이 큰 부분에 대하여, 보어 접음 내부에 대향하여 배치된 둘의 비드의 거리를 부분적으로 확대하므로, 이 부분의 압축강성을 저감할 수 있다.

그리고, 주변 부분의 열부하의 크기가 서로 다른 실 구멍을 가지는 실린더 에드 개스킷에 있어서, 열부하가 낮은 실 구멍의 주변 부분의 내주측 비드와 외주측 비드의 비드폭에 대하여, 열부하가 높아지는 실 구멍의 주변 부분의 내주측 비드와 외주측 비드의 양방의 비드폭을 넓게 하므로, 비드의 강성을 저감할 수 있다.

또, 주변 부분의 열부하의 크기가 서로 다른 실 구멍을 가지는 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 열부하가 낮은 실 구멍의 주변 부분의 내주측 비드와 외주측 비드의 거리에 대하여, 열부하기 높아지는 실 구멍의 주변 부분의 내주측 비드와 외주측 비드의 거리를 넓게 하므로, 압축강성을 저감할 수 있다.

따라서, 높은 열부하 및 열응력에 의해 실 면압이 높아지는 부분에 있어서, 비드 강성이나 압축강성을 저감할 수 있으므로, 이 부분의 비드 부분의 면압의 상승을 억제할 수가 있어, 높은 면압에 의해 발생하는 헤드 압흔을 저감시키어, 헤드 함몰을 회피할 수가 있다.

Claims (11)

1. 제 1 표면판을 제 2 표면판 측에 접어 실린더 보어 용 구멍을 구성하고, 그 접음 부 내의 상기 제 2 표면판의 주연부에, 상기 제 1 표면판 측에 불거진 내주측 비드를 형성한 비드 판을 재치하는 동시에, 상기 제 1 표면판의 상기 내주측 비드의 외주측에 근접하여, 상기 비드 판 측에 불거진 외주측 비드를 형성한 실린더 헤드 개스킷으로서,

   그 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분에 있어서, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분에 대하여, 상기 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭의 양방을 부분적으로 각각 넓게 형성함을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
2. 제 1 표면판을 제 2 표면판 측에 접어 실린더 보어 용 구멍을 구성하고, 그 접음 부 내의 상기 제 2 표면판의 주연부에, 상기 제 1 표면판 측에 불거진 내주측 비드를 형성한 비드 판을 재치하는 동시에, 상기 제 1 표면판의 상기 내주측 비드의 외주측에 근접하여, 상기 비드 판 측에 불거진 외주측 비드를 형성한 실린더 헤드 개스킷으로서,

   그 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분에 있어서, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분에 대하여, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리를 부분적으로 넓게 형성함을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 실린더 보어 용 구멍의 주변 부분에 있어서, 국소적으로 열부하가 높아지는 부분에 대하여, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리를 부분적으로 넓게 형성하는 동시에, 상기 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭의 적어도 일방 또는 양방을 부분적으로 각각 넓게 형성함을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
4. 복수의 실린더 보어에 대하여 실 하기 위해, 제 1 표면판을 제 2 표면판 측에 접어 복수의 실린더 보어 용 구멍을 구성하고, 각 실린더 보어 용 구멍에 대하여, 상기 접음 부 내의 상기 제 2 표면판의 주연부에, 상기 제 1 표면판 측에 불거진 내주측 비드를 형성한 비드판을 재치하는 동시에, 상기 제 1 표면판의 상기 내주측 비드의 외주측에 근접하여, 상기 비드판 측에 불거진 외주측 비드를 형성한 실린더 헤드 개스킷으로서,

   주변 부분의 열부하가 낮은 실린더 보어 용 구멍의 상기 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭에 대하여, 주변 부분의 열부하가 높은 실린더 보어 용 구멍의 상기 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭의 양방을 각각 넓게 형성함을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
5. 복수의 실린더 보어에 대하여 실 하기 위해, 제 1 표면판을 제 2 표면판 측에 접어 복수의 실린더 보어 용 구멍을 구성하고, 각 실린더 보어 용 구멍에 대하여, 상기 접음 부 내의 상기 제 2 표면판의 주연부에, 상기 제 1 표면판 측에 불거진 내주측 비드를 형성한 비드판을 재치하는 동시에, 상기 제 1 표면판의 상기 내주측 비드의 외주측에 근접하여, 상기 비드판 측에 불거진 외주측 비드를 형성한 실린더 헤드 개스킷으로서,

   주변 부분의 열부하가 낮은 실린더 보어 용 구멍의, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리에 대하여, 주변 부분의 열부하가 높은 실린더 보어 용 구멍의, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리를 넓게 형성함을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 주변 부분의 열부하가 낮은 실린더 보어 용 구멍의, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리에 대하여, 상기 주변 부분의 열부하가 높은 실린더 보어 용 구멍의, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드의 거리를 넓게 형성하는 동시에, 상기 주변 부분의 열부하가 낮은 실린더 보어 용 구멍의 상기 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭에 대하여, 상기 주변 부분의 열부하가 높은 실린더 보어용 구멍의 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭의 적어도 일방 또는 양방을 각각 넓게 형성함을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
7. 제 1∼6 항의 어느 항에 있어서,

   상기 비드판의 외주측 단부의 위치와, 상기 제 1 표면판의 접음 부 선단의위치가, 상기 외주측 비드의 중심보다 외측이 되도록 상기 비드판과 상기 제 1 표면판을 형성함을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
8. 제 1∼7 항의 어느 항에 있어서,

   상기 내주측 비드의 비드높이와 비드폭을, 인접하는 상기 외주측 비드의 높이와 비드폭과 같은 크기에 형성함을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
9. 제 1∼6 항의 어느 항에 있어서,

   상기 내주측 비드의 중심과 상기 외주측 비드의 중심의 거리가, 상기 내주측 비드의 비드폭과 상기 외주측 비드의 비드폭의 화(和)의 절반보다 큰 상태를 유지하도록, 상기 내주측 비드와 상기 외주측 비드를 형성함을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
10. 제 1∼7 항의 어느 항에 있어서,

    상기 제 1 표면판의 판두께를 상기 비드판의 판두께보다 두껍게 형성함을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
11. 제 1∼8 항의 어느 항에 있어서,

    상기 내주측 비드의 비드폭의 변화범위와, 상기 외주측 비드의 비드폭의 변화범위를, 최소 비드폭에 대하여, 1.0∼2.0배의 범위로 함을 특징으로 하는 실린더헤드 개스킷.